(57)【要約】【課題】スマートアンテナを使用する多重搬送波通信システムで、信号の位相と大きさの制御のための改善されたキャリブレーション装置及び方法を提供する。【解決手段】データ信号を複数のキャリアに割り当てて基底帯域プロセッサーに伝送し、キャリブレーション信号を発生するように制御するスケジューラと、該スケジューラによって制御され、データ信号が割り当てられないキャリアにキャリブレーション信号を割り当て、キャリブレーション信号と該信号が送信経路を経て受信された受信信号を用いてキャリブレーションベクトル値を計算して出力するキャリブレーション信号処理部と、該信号処理部が計算した前記キャリブレーションベクトル値を受信し、これを適用してビーム係数をキャリブレーションし、キャリブレーションされたデータ信号を送信経路に伝送する基底帯域プロセッサーと、を含む。【選択図】図４
2006166452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ信号を複数のキャリアに割り当てて基底帯域プロセッサーに伝送し、キャリブレーション信号処理部で前記複数のキャリアのうち、前記データ信号が割り当てられないキャリアに割り当てられるキャリブレーション信号を発生するように制御するスケジューラと、
前記スケジューラによって制御され、前記データ信号が割り当てられないキャリアに前記キャリブレーション信号を発生して割り当て、前記キャリブレーション信号と前記キャリブレーション信号が送信経路を経て受信されたキャリブレーション受信信号を用いてキャリブレーションベクトル値を計算して出力するキャリブレーション信号処理部と、
前記キャリブレーション信号処理部が計算した前記キャリブレーションベクトル値を受信し、これを適用してビーム係数をキャリブレーションし、キャリブレーションされたデータ信号を送信経路に伝送する前記基底帯域プロセッサーと、
を含むことを特徴とするスマートアンテナ多重搬送波通信システム。
【請求項２】
前記キャリブレーション信号処理部は、
前記スケジューラによって制御され、前記データ信号が割り当てられないキャリアに前記キャリブレーション信号を発生して割り当てる前記キャリブレーション信号発生部と、
前記キャリブレーション信号と前記キャリブレーション信号が送信経路を経て受信されたキャリブレーション受信信号を用いてキャリブレーションベクトル値を計算して出力するキャリブレーションベクトルプロセッサーと、
を含むことを特徴とする請求項１記載のスマートアンテナ多重搬送波通信システム。
【請求項３】
前記スケジューラは、
タイマー記憶値が基準値を超えないデータ信号割り当て可能キャリアを検索するキャリアファインダと、
前記キャリアファインダが検索した前記データ信号割り当て可能キャリアにデータ信号を割り当てるデータ割り当て器と、
前記割り当てられたデータ信号の値を用いて前記タイマー記憶値をアップデートする前記タイマーと、
を含むことを特徴とする請求項１記載のスマートアンテナ多重搬送波通信システム。
【請求項４】
前記基底帯域プロセッサーは、
前記スケジューラによってキャリア別に割り当てられたデータ信号を受信するデータマッパーと、
前記データ信号に前記キャリブレーションベクトルプロセッサーから受信されたキャリブレーションベクトルを適用するキャリブレーターと、
前記キャリブレーターに前記キャリブレーションベクトルが適用された前記データ信号を変調するＩＦＦＴブロックと、
を含むことを特徴とする請求項１記載のスマートアンテナ多重搬送波通信システム。
【請求項５】
前記キャリブレーション信号発生部は、
前記スケジューラから伝送されたキャリア間のデータ割り当て情報により、データが割り当てられないキャリアにキャリブレーション信号を割り当てるキャリブレーション信号割り当て部と、
前記キャリアに割り当てられたキャリブレーション信号を変調するＩＦＦＴブロックと、
を含むことを特徴とする請求項２記載のスマートアンテナ多重搬送波通信システム。
【請求項６】
前記キャリブレーションベクトルプロセッサーは、
前記キャリブレーション受信信号をキャリア別信号に分離するＦＦＴブロックと、
前記スケジューラからのキャリブレーション信号のキャリア位置情報を用いてキャリブレーション信号が割り当てられたキャリアの前記キャリブレーション受信信号の大きさと位相値を測定するキャリブレーション信号獲得器と、
前記キャリブレーション受信信号の大きさと位相値を時間ごとにアップデートしてメモリに格納するキャリブレーション信号アップデート部と、
前記メモリに格納された前記キャリブレーション受信信号の大きさと位相値でカプラーの特性を除去した後に、キャリブレーションベクトルを計算するキャリブレーションベクトル計算部と、
を含むことを特徴とする請求項２記載のスマートアンテナ多重搬送波通信システム。
【請求項７】
前記メモリに格納された前記キャリブレーション受信信号をインターポレーションしてキャリブレーション信号が割り当てられないキャリアのキャリブレーション受信信号を予測し、その値をメモリに格納するインターポレータをさらに含むことを特徴とする請求項６記載のスマートアンテナ多重搬送波通信システム。
【請求項８】
キャリブレーション信号発生部で端末機から受信されたデータ信号が割り当てられないキャリアに割り当てられるキャリブレーション信号を発生するように制御するスケジューラと、
前記スケジューラによって制御されて前記データ信号が割り当てられないキャリアに前記キャリブレーション信号を発生して割り当て、前記キャリブレーション信号と前記キャリブレーション信号が受信経路を経て受信されたキャリブレーション受信信号を用いてキャリブレーションベクトル値を計算して出力するキャリブレーション信号処理部と、
前記キャリブレーションベクトルプロセッサーが計算した前記キャリブレーションベクトル値を受信してこれを適用してビーム係数をキャリブレーションし、キャリブレーションされたデータ信号を受信経路に伝送する前記基底帯域プロセッサーと、
を含むことを特徴とするスマートアンテナ多重搬送波通信システム。
【請求項９】
前記キャリブレーション信号処理部は、
前記スケジューラによって制御されて前記データ信号が割り当てられないキャリアに前記キャリブレーション信号を発生して割り当てる前記キャリブレーション信号発生部と、
前記キャリブレーション信号と前記キャリブレーション信号が受信経路を経て受信されたキャリブレーション受信信号を用いてキャリブレーションベクトル値を計算して出力するキャリブレーションベクトルプロセッサーと、
を含むことを特徴とする請求項８記載のスマートアンテナ多重搬送波通信システム。
【請求項１０】
スマートアンテナを用いる多重搬送波通信システムのキャリブレーション信号を割り当てる方法であって、
ｎ番目のキャリアのタイマ値をタイマの閾値と比較する段階と、
もし、ｎ番目のキャリアのタイマ値がタイマ閾値より大きいと、キャリアにデータを割り当てられない段階と、
もし、ｎ番目のキャリアのタイマ値がタイマ閾値より大きくないと、ｎ番目のキャリアにデータを割り当てる段階と、
前記データを割り当てる段階でデータが割り当てられないと、キャリブレーション信号を割り当てる段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１１】
スマートアンテナ多重搬送波通信システムのキャリブレーションベクトル推定方法であって、
キャリブレーション信号が割り当てられたキャリアを通じてキャリブレーション信号の受信信号を受信する段階と、
前記受信されたキャリブレーション受信信号を以前の受信信号の値が格納されているｎ番目のアドレスのメモリにアップデートする段階と、
前記受信信号の受信段階と、前記メモリアップデートの段階をシンボル内のすべてのキャリアに対して反復遂行する段階と、
前記メモリに格納されているアップデートされたキャリブレーション受信信号の値を用いてキャリア別にキャリブレーションベクトルを求める段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記アップデートされたキャリブレーション受信信号の値を用いてキャリア別にキャリブレーションベクトルを求める段階で、前記受信信号の値からカプラーの特性を除去した後に、前記キャリブレーションベクトルを求めることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記メモリに格納されているアップデートされたキャリブレーション受信信号の値を用いてキャリア別にキャリブレーションベクトルを求める段階で、キャリブレーション信号が割り当てられないキャリアのキャリブレーション受信信号を予測して前記キャリア別に前記キャリブレーションベクトルを求めることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
スマートアンテナを使用する多重搬送波通信システムの信号キャリブレーション方法であって、
データ信号を複数のキャリアに割り当てる段階と、
前記データ信号が割り当てられないキャリアにキャリブレーション信号を割り当てて伝送する段階と、
前記キャリブレーション信号と前記キャリブレーション信号が送信経路を経て受信されたキャリブレーション受信信号を用いてキャリブレーションベクトル値を計算して出力する段階と、
前記キャリブレーションベクトル値を受信し、これを適用してビーム係数をキャリブレーションし、キャリブレーションされたデータ信号を送信経路に伝送する段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記データ信号が割り当てられないキャリアにキャリブレーション信号を発生して割り当てて伝送する段階は、
受信されたキャリア間のデータ割り当て情報によりデータ信号が割り当てられないキャリアにキャリブレーション信号を割り当てる段階と、
前記キャリアに割り当てられたキャリブレーション信号を変調する段階と、
を有することを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記キャリブレーションベクトル値を受信され、これを適用してビーム係数をキャリブレーションし、キャリブレーションされたデータ信号を送信経路に伝送する段階は、
前記キャリア別に割り当てられたデータ信号を受信する段階と、
前記データ信号に前記キャリブレーションベクトルプロセッサーから受信されたキャリブレーションベクトルを適用する段階と、
前記キャリブレーターに前記キャリブレーションベクトルが適用された前記データ信号を変調する段階と、
を有することを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記キャリブレーション信号と前記キャリブレーション信号が送信経路を経て受信されたキャリブレーション受信信号を用いてキャリブレーションベクトル値を計算して出力する段階は、
前記キャリブレーション受信信号をキャリア別信号に分離する段階と、
前記キャリブレーション信号のキャリア位置情報を用いてキャリブレーション信号が割り当てられたキャリアの前記キャリブレーション受信信号の大きさと位相値を測定する段階と、
前記キャリブレーション受信信号の大きさと位相値を時間ごとにアップデートしてメモリに貯蔵する段階と、
前記メモリに格納された前記キャリブレーション受信信号の大きさと位相値でカプラーの特性を除去した後に、キャリブレーションベクトルを計算する段階と、
を有することを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
前記キャリブレーション受信信号の大きさと位相値を時間ごとにアップデートしてメモリに格納する段階は、前記メモリに格納された前記キャリブレーション受信信号をインターポレーションしてキャリブレーション信号が割り当てられないキャリアのキャリブレーション受信信号を予測してその値をメモリに格納する段階をさらに有することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスマートアンテナを使用する多重搬送波通信システムで、信号の位相と大きさの制御のためのキャリブレーション(ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ)装置及び方法に関するもので、具体的には、複数のキャリアの中でデータを割り当てた後の残りのキャリアを優先的に用いてキャリブレーション信号を伝送することによって、データの伝送に用いられる周波数資源活用が効率的な装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スマートアンテナ(ｓｍａｒｔ  ａｎｔｅｎｎａ)システムは、信号環境(ｓｉｇｎａｌ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ)に対応して伝送パターン(ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｐａｔｔｅｒｎ)又は/及び受信パターン(ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ  ｐａｔｔｅｒｎ）を自動的に最適化するために複数のアンテナを使用する通信システムである。データ信号の伝送の側面で、スマートアンテナシステムは、ビーム(ｂｅａｍ)形成を通じて最小の電力で信号を伝送しようとする所に希望する大きさの信号を伝送する。スマートアンテナの使用で、基地局ではビーム形成を通じて希望する端末機のみに指向性に信号を伝送可能なため、端末機すべてに対して全方向性(ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ)の信号伝送をすべき場合より、信号伝送に必要な電力を低減することができ、また干渉信号を低減することもできる。すなわち、同一の基地局内に存在する端末機であっても端末機の位置を能動的に把握して送受信方向の信号に方向性を印加するため、他の方向にある端末機に及ぼす干渉を最小化することができる。したがって、基地局では残りの電力を他の端末機に割り当て、周辺のセル間の干渉が減少するため、基地局のチャンネル容量が増大するという長所がある。
【０００３】
直交周波数分割多重接続(Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：ＯＦＤＭＡ)通信方式を使用する韓国の無線広帯域インターネットサービス“Ｗｉｂｒｏ”システムは、使用する周波数帯域幅が大きく、基地局で一つの端末機に割り当てられる電力が既存のシステムより大きくて、セルの半径が小さくなるという問題を有する。このようなシステムにスマートアンテナシステムを使用すると、基地局のチャンネル容量を増大させることができる長所がある。
【０００４】
複数の直交周波数キャリアを使用するＯＦＤＭＡシステムにスマートアンテナシステムを適用する場合には、複数のアンテナそれぞれの直交周波数キャリアにキャリア別にビーム係数を適用して希望する方向に方向性を印加するビーム形成(ｂｅａｍ  ｆｏｒｍｉｎｇ)をする。このようなビーム形成は、無線環境に放射される直前のアンテナまで変更なしに伝達されるべきである。しかしながら、基地局の非線形性を有する部分によって、ビーム形成信号は位相と大きさに歪みが生じるという問題があった。このような信号の位相と大きさを制御するためには、キャリブレーションを行うべきである。このようなキャリブレーションの正確性、すなわちビームの方向性の正確度と位相差(ｐｈａｓｅ  ｍｉｓｍａｔｃｈ）の最小化がスマートアンテナ技術の全体的な性能を左右するようになる。このキャリブレーションは、基地局から端末機に信号を伝送する順方向だけでなく、端末機から基地局に信号を伝送する逆方向に対しても同一に適用される。
【０００５】
図１は、スマートアンテナシステムの従来のキャリブレーション装置の構成を示すブロック構成図である。この装置で遂行する送信経路のキャリブレーション信号の伝達過程は、次のようである。基地局制御部(Ｏｔｈｅｒ  ｌａｙｅｒｓ  ｏｆ  Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ)１０９の制御によってキャリブレーション信号処理部(Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)１１０で生成されたキャリブレーション信号が基底帯域モジュール(ｂａｓｅｂａｎｄ  ｍｏｄｕｌｅ)１０８に伝送される。基底帯域モジュールから出力されたキャリブレーション信号は、ＲＦモジュールを経てアンテナ１０１に伝送される。ＲＦモジュールでは、キャリブレーション信号がＤＵＣ(Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｕｐ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ)１０６を通じてオーバーサンプリングされた後に、Ｔｘモジュール(Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｍｏｄｕｌｅ)１０４を経てＲＦ信号に変調され、変調された信号はＴＣＢ(Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｂｏａｒｄ)１０３とカプラ-スプリッタ１０２を経て各アンテナに信号が伝送される。また、キャリブレーション信号は、カプラ-スプリッタ１０２でカップリングされてキャリブレーション経路に伝送される。すなわち、この信号は、送信経路のキャリブレーション経路にあるＴＣＢ１０３と、Ｒｘモジュール(Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ  ｍｏｄｕｌｅ)１０５と、ＤＤＣ(Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｄｏｗｎ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ)１０７を通じてキャリブレーション信号処理部１１０に戻るようになる。
【０００６】
受信経路のキャリブレーション信号の伝達過程は、次のようである。キャリブレーション信号処理部１１０で発生したキャリブレーション信号が受信経路のＤＵＣ(Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｕｐ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ)１０６と、Ｔｘモジュール(Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｍｏｄｕｌｅ)１０４と、ＴＣＢ１０３を経てカプラ-コンバイナ１０２でアンテナを通じて受信された信号とカップリングされた後に、複数のアンテナ１０１を通じて受信された信号と合わせて受信端のＴＣＢ１０３と、Ｒｘモジュール１０５と、ＤＤＣ１０７と、基底帯域モジュール１０８を経てキャリブレーション受信信号としてキャリブレーション信号処理部１１０に戻るようになる。
【０００７】
このように、キャリブレーション信号処理部１１０で発生したキャリブレーション信号が送信されて送信経路と受信経路を経てキャリブレーション信号処理部１１０に戻ってきた後に、キャリブレーション信号とキャリブレーション受信信号の大きさと位相の変化を求めてキャリブレーションベクトル値を推定する。
【０００８】
図２は、スマートアンテナシステムでキャリブレーション原理を示す図である。各々送信経路と受信経路にキャリブレーション信号が送信されると、キャリブレーション信号がアンテナまで到達する経路とキャリブレーション信号がフィードバックされる経路により、送信されたキャリブレーション信号に比べて受信されたキャリブレーション受信信号は位相と大きさの変化が発生する。もし、Ｎ個のアンテナが存在すると、キャリブレーション信号Ｃ(ｔ）はＮ個の経路で受信される。
【０００９】
【数１】
2006166452.tif 000003
ここで、Ｃｎ(ｔ）は、各々Ｎ番目の経路であるキャリブレーション受信信号を、αｎはＮ番目の経路による減衰を示す。
【００１０】
キャリブレーションのためのビーム係数であるキャリブレーションベクトルを計算するために、それぞれの経路に含まれているカプラ特性Ｒｃｏｕｐｌｅｒを除去すべく、またビーム形成のためにはＮ個のアンテナの相対的位相を合わせると良い。このようにして、キャリブレーションのためのビーム係数であるキャリブレーションベクトルを、次の式で計算可能である。
【００１１】
【数２】
2006166452.tif 000004
ここで、ビーム形成のために、アンテナ別に適用すべきビーム係数がＷｂ１、Ｗｂ２、Ｗｂｎであると、アンテナの経路を考慮したビーム係数は、Ｗｂ１Ｗｃ１、Ｗｂ２Ｗｃ２、ＷｂｎＷｃｎとなる。
【００１２】
直交周波数分割多重接続(ＯＦＤＭＡ)システムのように複数の直交周波数キャリアを使用する通信システムで、スマートアンテナを適用するためにはすべてのキャリアに対するキャリブレーションを周期的に行うべきである。このようなキャリブレーションを行うためには、キャリブレーション信号を発生して周波数資源を割り当てるべきである。しかしながら、このようなキャリブレーション信号のために別途の周波数資源を割り当てることは周波数資源の浪費をもたらすため、これに対する改善が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、上記したような問題点を解決するために、本発明の目的は、スマートアンテナを使用する多重搬送波通信システムで、信号の位相と大きさの制御のための改善されたキャリブレーション装置及び方法を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、スマートアンテナを使用する多重搬送波通信システムで、データを割り当てた後の残りのキャリアを優先的に用いて信号の位相と大きさの制御のためのキャリブレーション信号を伝送し、データ伝送に用いられる周波数資源の効率的な活用が可能なキャリブレーション装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記した目的を達成するために、本発明によるスマートアンテナ多重搬送波通信システムは、データ信号を複数のキャリアに割り当てて基底帯域プロセッサーに伝送し、キャリブレーション信号処理部で前記複数のキャリアのうち、前記データ信号が割り当てられないキャリアに割り当てられるキャリブレーション信号を発生するように制御するスケジューラと、前記スケジューラによって制御され、前記データ信号が割り当てられないキャリアに前記キャリブレーション信号を発生して割り当て、前記キャリブレーション信号と前記キャリブレーション信号が送信経路を経て受信されたキャリブレーション受信信号を用いてキャリブレーションベクトル値を計算して出力するキャリブレーション信号処理部と、前記キャリブレーション信号処理部が計算した前記キャリブレーションベクトル値を受信し、これを適用してビーム係数をキャリブレーションし、キャリブレーションされたデータ信号を送信経路に伝送する前記基底帯域プロセッサーと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明によるスマートアンテナ多重搬送波通信システムは、キャリブレーション信号発生部で端末機から受信されたデータ信号が割り当てられないキャリアに割り当てられるキャリブレーション信号を発生するように制御するスケジューラと、前記スケジューラによって制御されて前記データ信号が割り当てられないキャリアに前記キャリブレーション信号を発生して割り当て、前記キャリブレーション信号と前記キャリブレーション信号が受信経路を経て受信されたキャリブレーション受信信号を用いてキャリブレーションベクトル値を計算して出力するキャリブレーション信号処理部と、前記キャリブレーションベクトルプロセッサーが計算した前記キャリブレーションベクトル値を受信してこれを適用してビーム係数をキャリブレーションし、キャリブレーションされたデータ信号を受信経路に伝送する前記基底帯域プロセッサーと、を含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明は、スマートアンテナを用いる多重搬送波通信システムのキャリブレーション信号を割り当てる方法であって、ｎ番目のキャリアのタイマ値をタイマの閾値と比較する段階と、もし、ｎ番目のキャリアのタイマ値がタイマ閾値より大きいと、キャリアにデータを割り当てられない段階と、もし、ｎ番目のキャリアのタイマ値がタイマ閾値より大きくないと、ｎ番目のキャリアにデータを割り当てる段階と、前記データを割り当てる段階でデータが割り当てられないと、キャリブレーション信号を割り当てる段階と、を有することを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明は、スマートアンテナ多重搬送波通信システムのキャリブレーションベクトル推定方法であって、キャリブレーション信号が割り当てられたキャリアを通じてキャリブレーション信号の受信信号を受信する段階と、前記受信されたキャリブレーション受信信号を以前の受信信号の値が格納されているｎ番目のアドレスのメモリにアップデートする段階と、前記受信信号の受信段階と、前記メモリアップデートの段階をシンボル内のすべてのキャリアに対して反復遂行する段階と、前記メモリに格納されているアップデートされたキャリブレーション受信信号の値を用いてキャリア別にキャリブレーションベクトルを求める段階と、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、スマートアンテナを使用する多重搬送波通信システムの信号キャリブレーション方法であって、データ信号を複数のキャリアに割り当てる段階と、前記データ信号が割り当てられないキャリアにキャリブレーション信号を割り当てて伝送する段階と、前記キャリブレーション信号と前記キャリブレーション信号が送信経路を経て受信されたキャリブレーション受信信号を用いてキャリブレーションベクトル値を計算して出力する段階と、前記キャリブレーションベクトル値を受信し、これを適用してビーム係数をキャリブレーションし、キャリブレーションされたデータ信号を送信経路に伝送する段階と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、スマートアンテナを使用する多重搬送波通信システムで、複数のキャリアの中でデータを割り当てた後の残りのキャリアを優先的に用いてキャリブレーション信号を伝送することによって、データ伝送に使用される周波数資源を効率的に活用することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
直交周波数分割多重接続(ＯＦＤＭＡ)システムのように複数の直交周波数キャリアを使用する通信システムで、スマートアンテナを適用するためにはすべてのキャリアに対するキャリブレーションを周期的に行うべきである。
【００２２】
まず、このような通信システムでデータがキャリアに割り当てられる過程について説明する。
図３は、本発明によるスマートアンテナ通信システムでデータ信号がキャリアに割り当てられる過程を示す図である。図３で、黒色領域はデータが割り当てられる領域で、ブランク領域はその領域の中から選択してキャリブレーション信号を割り当てる領域である。すなわち、時間の変化によってデータがキャリアに割り当てられる例を示す。時間の変化により基地局に接続された端末機ユーザーが変化すると、それによって、データの周波数資源割り当ても変化する。また、時間の変化によりデータが割り当てられないキャリアも変わるようになる。
【００２３】
データが割り当てられないキャリアにキャリブレーション信号を割り当てると、データが割り当てられないキャリアに対するキャリブレーションが可能である。データが割り当てられない残りのキャリアを通じて一定の時間でキャリブレーションを続けると、全体周波数帯域のキャリブレーションが可能になる。しかしながら、全帯域のキャリブレーションが效率的に行われるためには、残りのキャリアの位置が全帯域に均等に分布しなければならない。また、一定のキャリアにキャリブレーション信号を割り当てた後に、一定の時間(Ｔｉｍｅ_ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）が過ぎる間に同一のキャリアにキャリブレーション信号が更に割り当てられないと、強制的にキャリブレーション信号を割り当て可能にすることで、全帯域にわたって周期的にキャリブレーション信号を割り当てることができる。
【００２４】
図４は、本発明によるスマートアンテナシステムのキャリブレーション装置の構成を示すブロック構成図である。図４の参照番号４０１〜４１０は、各々図１の参照番号１０１〜１１０の構成要素と同一である。図４の参照番号４１１〜４１４の構成要素が、本発明のキャリブレーション信号の割り当て過程とキャリブレーションベクトル推定過程を遂行する部分である。ここで、スケジューラ４１２は、シンボルごとにキャリブレーションを考慮してデータ信号をキャリアに割り当てる。キャリアに割り当てられたデータ信号は、基底帯域プロセッサー(ｂａｓｅ  ｂａｎｄ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ)４１１に伝送される。また、スケジューラ４１２は、キャリブレーション信号発生部４１３とキャリブレーションベクトルプロセッサー４１４を制御する。すなわち、スケジューラは、キャリブレーション信号発生部４１３でデータが割り当てられないキャリアにキャリブレーション信号を割り当てるようにする。また、キャリブレーションベクトルプロセッサー４１４は、送信したキャリブレーション信号が経路を経て受信されたキャリブレーション受信信号を用いてキャリブレーションベクトルを求めるように制御する。図１で説明したキャリブレーション信号の送信経路と受信経路の伝送及び受信過程は、同一に適用される。
【００２５】
図５は、本発明にるスマートアンテナシステムの基底帯域プロセッサー４１１を示す図である。基底帯域モジュール１０８を構成する基底帯域プロセッサー４１１は、キャリブレーション信号処理部１１０のキャリブレーションベクトルプロセッサー４１４からキャリブレーションベクトルを受信して適用する。基地局から端末機にデータ信号を送信する経路で、データマッパー５０４はスケジューラによってビーム係数が適用されてキャリア別に割り当てられたデータを受信する。キャリブレーター５０３は、キャリブレーションベクトルプロセッサー４１４からキャリブレーションベクトルを受信し、これを乗算器５０２に伝送してキャリア別信号にキャリブレーションベクトルを適用する。以後、ＩＦＦＴブロック５０１によって変調される。
【００２６】
基地局で端末機からデータ信号を受信する経路で、上記の送信経路の逆過程が遂行される。受信したデータ信号をＦＦＴブロック５０１が復調し、キャリブレーター５０３がキャリブレーションベクトルプロセッサー４１４から受信したキャリブレーションベクトルを適用する。
【００２７】
図６は、本発明によるスマートアンテナシステムのスケジューラ４１２の構成を示す図である。このスケジューラは、キャリブレーション信号発生部を制御してキャリブレーション信号を割り当てる機能を遂行する。キャリアファインダー(Ｃａｒｒｉｅｒ_ｓｅｔ  Ｆｉｎｄｅｒ)６０１は、タイマー６０２の値が基準値(Ｔｉｍｅ_ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を超えないデータ割り当て可能キャリアを検索する。データ割り当て器(ｄａｔａ  ａｌｌｏｃａｔｏｒ)６０３は、キャリアファインダー６０１が検索したデータ割り当て可能キャリアにデータ信号を割り当てる。タイマー６０２は、データ割り当て器６０３によって割り当てられたデータ信号値を用いてタイマー６０２の基準値をアップデートする。
【００２８】
図７は、本発明によるスマートアンテナシステムのキャリブレーション信号発生部の構成を示す図である。キャリブレーション信号発生部(Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ)４１３は、キャリブレーション信号割り当て器７０１と、ＩＦＦＴブロック７０２とから構成される。キャリブレーション信号割り当て器７０１は、スケジューラ４１２から伝送されたキャリア間データ割り当て情報により、データが割り当てられないキャリアにキャリブレーション信号を割り当てる。ＩＦＦＴブロック７０２は、キャリアに割り当てられたキャリブレーション信号を変調する。
【００２９】
図８は、本発明によるスマートアンテナシステムのキャリブレーションベクトルプロセッサー４１４の構成を示す図である。キャリブレーションベクトルプロセッサー４１４は、ＦＦＴブロック８０１と、キャリブレーション信号獲得器(Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｓｉｇｎａｌ  Ａｃｑｕｉｒｅｒ)８０２と、キャリブレーション信号アップデート部(Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｓｉｇａｎｌ  Ｕｐｄａｔｅｒ)８０３と、インターポレータ(Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｏｒ)８０４と、キャリブレーションベクトル計算部(Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｃａｌｃｕｌａｔｏｒ)８０５とから構成される。ＦＦＴブロック８０１は、受信されたキャリブレーション受信信号をキャリア別信号に分離する。キャリブレーション信号獲得器８０２は、スケジューラからキャリブレーション信号のキャリア位置情報を用いてキャリブレーション信号が割り当てられたキャリアのキャリブレーション受信信号の大きさと位相情報を測定する。キャリブレーション信号アップデート部８０３は、この情報を毎時間ごとにアップデートしてメモリに格納する。インターポレータ８０４は、メモリに格納されたキャリブレーション信号をインターポレーションしてキャリブレーション信号が割り当てられないキャリアのキャリブレーション信号を予測する。このインターポレータ８０４は、上記したように、端末機ユーザーが多い場合に使用される。キャリブレーションベクトル計算部８０５は、キャリブレーション受信信号値からカプラーの特性を除去した後に、キャリブレーションベクトルを計算する。
【００３０】
図９は、本発明によるスマートアンテナシステムのキャリブレーション信号割り当て過程を示すフローチャートである。以下の各ステップは、基地局制御部４０９の制御の下に基底帯域プロセッサー４１１によって遂行される。
【００３１】
図９を参照すると、基地局が作動される前にキャリア別タイマーが０にリセットされる。キャリアを示す変数ｎは１に定める(ステップＳ９０１)。ｎ番目のキャリアのタイマ値をタイマ閾値と比較する(ステップＳ９０２)。その結果、ｎ番目のキャリアのタイマ値が閾値より大きいと、キャリアにデータを割り当てない(ステップＳ９０３)。ステップＳ９０４で、ｎがｎ＋１にアップデートされた後に、ステップＳ９０３に戻る。一方、ステップＳ９０２で、ｎ番目のキャリアのタイマ値が閾値より大きくないと、ｎ番目のキャリアにデータを割り当てる(ステップＳ９０５)。データがすべてのデータキャリアに割り当てられることではないため、データが割り当てられないデータキャリアが存在する可能性がある。データが割り当てられたか否かを判断し(ステップＳ９０６)、データが割り当てられない場合には、ステップＳ９０７に進んで、キャリブレーション信号を割り当てる。次に、キャリブレーション信号とデータ信号を含むシンボルが伝送される。
【００３２】
図１０は、本発明によるスマートアンテナシステムのキャリブレーションベクトル推定過程を示すフローチャートである。以下の各ステップは、基地局制御部４０９の制御の下に基底帯域プロセッサー４１１によって遂行される。
【００３３】
このキャリブレーションベクトル推定過程を説明すると、次のようである。キャリアを示す変数ｎは１に定める(ステップＳ１００１)。ｎがＮ(キャリアの全体数)以下であるか否かを判断し(ステップＳ１００２)、その結果、ｎがＮより小さいと、ステップＳ１００５に進む。ｎ番目のキャリアにキャリブレーション信号が割り当てられるか否かを判断する(ステップＳ１００５)。その結果、キャリブレーション信号が割り当てられると、キャリブレーション信号に対する応答信号を受信し、キャリブレーションキャリアの位相と振幅をメモリに格納する(ステップＳ１００６)。次に、以前キャリアのキャリブレーション信号の位相と振幅を有するメモリのｎ番目のアドレスに、ｎ番目のキャリアに対するキャリブレーション信号の位相と振幅をアップデートする(ステップＳ１００７)。この動作は、すべてのキャリアに対して反復する。一方、ステップＳ１００２の判断結果、ｎがＮ以上であると、格納されたキャリアの位相と振幅を用いてインターポレーションする(ステップＳ１００３)。次に、キャリブレーション信号からカプラーの特性を除去した後に、キャリア別にキャリブレーションベクトルを求める(ステップＳ１００４)。
【００３４】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、本発明によるスマートアンテナシステムのキャリブレーション信号の受信値を示す図である。
図１１Ａは、一定の時間で時間ごとにキャリブレーション信号を伝送した後に任意の時間でキャリブレーション信号を受信することを示す。このように、毎時間のキャリブレーション信号の受信値を一定時間格納すると、全帯域のキャリブレーションが可能である。システムでは送信したキャリブレーション信号値を知っているため、このような送信キャリブレーション信号値と上記のキャリブレーション受信信号値とを比較すると、キャリブレーションベクトルを計算することができ、信号の位相と大きさをキャリブレーションすることができる。基地局に接続された端末機ユーザーが少ない場合には、このような方法を使用する。
【００３５】
図１１Ｂは、図１１Ａに類似するが、全帯域にわたってキャリブレーション信号を伝送しない場合を示す。すなわち、この場合にインターポレーション(ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ)技法を使用してキャリブレーション信号の受信値を推定する。基地局に接続されたユーザーが多い場合に、データ割り当てにより多くのキャリアを使用すべきなため、このような方法を使用することが必要である。ここで、システムは送信したキャリブレーション信号値を知っているため、このような送信キャリブレーション信号値と上記のキャリブレーション受信信号値とを比較すると、キャリブレーションベクトルが計算でき、信号の位相と大きさをキャリブレーションすることができる。
【００３６】
以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲を外れない限り、様々な変形が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には自明なことであろう。したがって、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】スマートアンテナ通信システムの従来の信号キャリブレーション装置の構成を示すブロック構成図である。
【図２】スマートアンテナ通信システムで信号キャリブレーション原理を示す図である。
【図３】本発明によるスマートアンテナ通信システムでデータ信号がキャリアに割り当てられる過程を示す図である。
【図４】本発明によるスマートアンテナシステムのキャリブレーション装置の構成を示すブロック構成図である。
【図５】本発明によるスマートアンテナシステムの基底帯域プロセッサーの構成を示す図である。
【図６】本発明によるスマートアンテナシステムのスケジューラの構成を示す図である。
【図７】本発明によるスマートアンテナシステムのキャリブレーション信号発生部の構成を示す図である。
【図８】本発明によるスマートアンテナシステムのキャリブレーションベクトルプロセッサーの構成を示す図である。
【図９】本発明によるスマートアンテナシステムのキャリブレーション信号割り当て過程を示すフローチャートである。
【図１０】本発明によるスマートアンテナシステムのキャリブレーションベクトル推定過程を示すフローチャートである。
【図１１Ａ】本発明によるスマートアンテナシステムのキャリブレーション信号の受信値を示す図である。
【図１１Ｂ】本発明によるスマートアンテナシステムのキャリブレーション信号の受信値を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
４０１      アンテナ
４０２      カプラ-コンバイナ／カプラ-スプリッタ
４０３      ＴＣＢ
４０４      Ｔｘモジュール
４０５      Ｒｘモジュール
４０６      ＤＵＣ
４０７      ＤＤＣ
４０８      基底帯域モジュール
４０９      基地局制御部
４１０      キャリブレーション信号処理部
４１１      基底帯域プロセッサー
４１２      スケジューラ
４１３      キャリブレーション信号発生部
４１４      キャリブレーションベクトルプロセッサー
【図１】
2006166452.tif 000005
【図２】
2006166452.tif 000006
【図３】
2006166452.tif 000007
【図４】
2006166452.tif 000008
【図５】
2006166452.tif 000009
【図６】
2006166452.tif 000010
【図７】
2006166452.tif 000011
【図８】
2006166452.tif 000012
【図９】
2006166452.tif 000013
【図１０】
2006166452.tif 000014
【図１１Ａ】
2006166452.tif 000015
【図１１Ｂ】
2006166452.tif 000016